舵机及机器人的制作方法

本发明属于机器人
技术领域：
，尤其涉及一种舵机以及具有该舵机的机器人。
背景技术：
：舵机包括电机、受电机驱动而转动的齿轮组、与齿轮组相连用以输出动力的动力输出轴及连接动力输出轴及外部连接件的舵盘。现有技术中，所述舵盘与动力输出轴之间形成若干内花键，用与外部连接元件配合相连并转动。然而，动力输出轴设置在舵盘内部，并通过内花键与外部元件连接并通过舵盘传输动力，使得内花键经常磨损导致其强度小，易被破坏，且不易与外部齿轮连接以增加更多的减速。此外，原有舵机没有多一级轴承导致输出轴或舵盘不平稳，容易摇晃，影响角度输出的精准度。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种舵机，旨在解决现有技术中舵机输出扭矩时强度小而容易被破坏结构且平稳性差的技术问题。本发明是这样实现的，一种舵机，包括用于提供动力并具有第一输出轴的动力输入装置、由所述动力输入装置驱动其运转的减速装置以及由所述减速装置带动其转动的动力输出机构；所述减速装置包括安装于所述第一输出轴上并用于改变动力输出方向的一级减速机构、连接于所述一级减速机构和所述动力输出机构之间的二级减速机构；所述动力输出机构包括由所述二级减速机构的输出端驱动其转动并与外部元件连接的第二输出轴以及固定安装于所述第二输出轴上的输出轴承，所述第二输出轴为外花键输出轴。进一步地，所述一级减速机构包括安装于所述第一输出轴上并随所述第一输出轴转动的动力齿轮以及与所述动力齿轮啮合的面齿轮，所述面齿轮的转动方向垂直于所述动力齿轮的转动方向。进一步地，所述二级减速机构包括与所述面齿轮同轴转动的第一太阳轮、与所述第一太阳轮啮合且由所述第一太阳轮带动其转动的中间齿轮组以及与所述中间齿轮组啮合的行星轮组、与所述行星轮组相互啮合并用于限制所述行星轮组空转的固定齿轮、所述第一太阳轮和所述行星轮组并锁紧于所述动力输出机构上的固定轴。进一步地，所述中间齿轮组包括与所述第一太阳轮啮合并由所述第一太阳轮带动其转动的第一齿轮、与所述第一齿轮同轴转动的第二太阳轮、与所述第二太阳轮啮合并由所述第二太阳轮带动其转动的第二齿轮、与所述第二齿轮同轴转动并带动所述行星轮组转动的第三太阳轮。进一步地，所述行星轮组包括三个环设于所述第三太阳轮外侧并与所述第三太阳轮啮合的行星齿轮、用于安装所述行星齿轮并安装于所述固定轴上的行星架，所述固定齿轮套设于所述行星齿轮的外围并与各所述行星齿轮啮合。进一步地，所述动力输出机构还包括与所述第二输出轴固定连接且与所述行星架固定连接的端盖，所述端盖位于所述第二输出轴与所述行星架之间，所述行星架包括与所述端盖固定连接的下夹板以及与各所述行星齿轮固定连接的行星轴，所述端盖与所述下夹板之间形成用于安装各所述行星齿轮的安装开口，所述行星轴设置于所述安装口内且一端插设于所述端盖中以及另一端插设于所述下夹板中。进一步地，所述舵机还包括设有第一容置腔体的机座以及与所述机座固定连接并与所述机座形成第二容置腔体的侧盖，所述动力输入装置安装于所述第一容置腔体内，所述一级减速机构和所述二级减速机构安装于所述第二容置腔体内，所述固定齿轮固定于所述机座与所述侧盖上。进一步地，所述机座包括设有所述第一容置腔体的本体部、沿所述本体部的底部突出延伸以用于支持所述面齿轮的支撑部，所述支撑部设有固定孔，所述固定轴插入所述固定孔并穿过所述面齿轮。进一步地，所述机座还包括与所述支撑部相对并环设于所述固定齿轮外围的环体部以及位于所述环体部与所述支撑部之间并与所述侧盖端面相对以固定连接于一起的固定内侧。本发明还提供了一种机器人，包括上述舵机。本发明相对于现有技术的技术效果是：该舵机通过所述一级减速机构和所述二级减速机构进行动力传动，结构紧凑且单级传动比大；并且该舵机通过在所述动力输出机构上设置外花键输出轴和输出轴承，以使所述舵机可以通过所述外花键输出轴直接与外部元件连接，而且强度大，能减少舵机与外部元件支架的磨损，使用寿命更长，而且所述第二输出轴采用所述外花键输出轴以方便与外部元件的齿轮连接以增加更多的减速效果；该舵机通过在所述动力输出机构上设置所述输出轴承以在该舵机外部增加一级轴承来固定所述动力输出机构，该轴承可以搭配内花键或者外花键轴来使用，以使舵机结构更加稳固，有利于该动力输出机构输出的角度更加精准。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的舵机的结构图；图2是图1中舵机于一方向的分解图；图3是图1中舵机于另一方向的分解图；图4是图3中舵机的分解图；图5是图5中减速装置的分解图；图6是图1中舵机的剖视图。附图标记说明：10动力输入装置245行星轴12第一输出轴248固定齿轮20减速装置2480固定块22一级减速机构249固定轴249220动力齿轮30动力输出机构222面齿轮32第二输出轴24二级减速机构34输出轴承240第一太阳轮340内圈241中间齿轮组342外圈2410第一齿轮344滚动体2412第二太阳轮36端盖2414第二齿轮40机座2416第三太阳轮41第一容置腔体242行星轮组42本体部243行星齿轮43支撑部244行星架44固定孔2441收容腔45环体部2442下夹板46固定内侧2443座体47第一固定槽2444凸起柱50侧盖2445导通孔52第二容置腔体2446第一安装槽54第二固定槽2447安装开口60定位环具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。请参照图1至图6，本发明实施例提供的舵机包括用于提供动力并具有第一输出轴12的动力输入装置10、由所述动力输入装置10驱动其运转的减速装置20以及由所述减速装置20带动其转动的动力输出机构30；所述减速装置20包括安装于所述第一输出轴12上并用于改变动力输出方向的一级减速机构22、连接于所述一级减速机构22和所述动力输出机构30之间的二级减速机构24；所述动力输出机构30包括由所述二级减速机构24的输出端驱动其转动并与外部元件(未图示)连接的第二输出轴32以及固定安装于所述第二输出轴32上的输出轴承34，所述第二输出轴32为外花键输出轴。本发明实施例提供的舵机通过所述一级减速机构22和所述二级减速机构24进行动力传动，结构紧凑且单级传动比大；并且该舵机通过在所述动力输出机构30上设置外花键输出轴和输出轴承34，以使所述舵机可以通过所述外花键输出轴直接与外部元件连接，而且强度大，能减少舵机与外部元件支架的磨损，使用寿命更长，而且所述第二输出轴32采用所述外花键输出轴以方便与外部元件的齿轮连接以增加更多的减速效果；该舵机通过在所述动力输出机构30上设置所述输出轴承34以在该舵机外部增加一级轴承来固定所述动力输出机构30，该轴承可以搭配内花键或者外花键轴来使用，以使舵机结构更加稳固，有利于该动力输出机构30输出的角度更加精准。在该实施例中，所述第二输出轴32采用外花键输出轴，以便于直接与外部元件连接，增加了连接强度并且减少了舵机与外部元件之间的摩擦，使用寿命更长。在该实施例中，所述动力输入装置10为驱动电机，可以依据实际需要的输出功率选择不同型号的驱动电机。请参照图3至图5，进一步地，所述一级减速机构22包括安装于所述第一输出轴12上并随所述第一输出轴12转动的动力齿轮220以及与所述动力齿轮220啮合的面齿轮222，所述面齿轮222的转动方向垂直于所述动力齿轮220的转动方向。所述面齿轮222的轮齿沿其周向分布且朝向所述二级减速机构24，所述动力齿轮220的轮齿设置于其外圆周面上且沿其轴向分布，所述动力齿轮220的轴向与所述面齿轮222的轴向垂直设置，使得所述第一输出轴12输出的动力方向得以改变，所述面齿轮222包括设有第一导通孔的盘面部，所述面齿轮222的轮齿沿所述盘面部上表面的周向分布，优选地，所述面齿轮222的轮齿沿所述盘面部的同一半径大小的圆环设置。在该实施例中，所述面齿轮222上的齿数多于所述动力齿轮220的齿数，以起到一定的变速效果。请参照图4和图5，进一步地，所述二级减速机构24包括与所述面齿轮222同轴转动的第一太阳轮240、与所述第一太阳轮240啮合且由所述第一太阳轮240带动其转动的中间齿轮组241以及与所述中间齿轮组241啮合的行星轮组242、与所述行星轮组242相互啮合并用于限制所述行星轮组242空转的固定齿轮248、所述第一太阳轮240和所述行星轮组242并锁紧于所述动力输出机构30上的固定轴249。该舵机通过在所述二级减速机构24中设置中间齿轮组241和所述行星轮组242以使该舵机具有足够的减速效果，并通过设置所述固定齿轮248以防止所述行星轮组242空转，而保证所述行星轮组242的正常运转。在该实施例中，所述第一太阳轮240沿所述盘面部上表面突出延伸，并设有与所述中间齿轮相啮合的外齿。所述第一太阳轮240沿所述盘面部突出延伸并设有与所述第一导通孔相通的第二导通孔(未图示)，所述第一太阳轮240的外齿与所述中间齿轮组241相啮合，以带动所述中间齿轮组241转动，优选地，所述第一太阳轮240的外齿沿其外表面的轴向分布。在该实施例中，所述第一太阳轮240与所述面齿轮222一体成型而制成，所述第一太阳轮240随着所述面齿轮222的转动而转动，且具有相同的转速，以带动所述中间齿轮组241转动。请参照图4和图5，进一步地，所述中间齿轮组241包括与所述第一太阳轮240啮合并由所述第一太阳轮240带动其转动的第一齿轮2410、与所述第一齿轮2410同轴转动的第二太阳轮2412、与所述第二太阳轮2412啮合并由所述第二太阳轮2412带动其转动的第二齿轮2414、与所述第二齿轮2414同轴转动并带动所述行星轮组242转动的第三太阳轮2416。该舵机通过设置所述第一齿轮2410和所述第二齿轮2414以获得更大的变速。所述第一太阳轮240、所述第一齿轮2410、所述第二太阳轮2412、所述第二齿轮2414以及所述第三太阳轮2416的转动轴平行设置，且所述第一齿轮2410与所述第二太阳轮2412的转动轴共线，所述第二齿轮2414与所述第三太阳轮2416的转动轴共线。在该实施例中，所述第二太阳轮2412与所述第一齿轮2410由一体成型而制成，且所述第二太阳轮2412随着所述第一齿轮2410的转动而转动；所述第三太阳轮2416与所述第二齿轮2414由一体成型而制成，且所述第三太阳轮2416随着所述第二齿轮2414的转动而转动。在该实施例中，所述第三太阳轮2416与所述行星轮组242相啮合并带动所述行星轮组242转动。可以理解地，该舵机的二级减速机构24中可以只设置所述第一齿轮2410和第二太阳轮2412，这样，所述第一齿轮2410与所述第一太阳轮240啮合，所述第二太阳轮2412与所述行星轮组242啮合，以实现一定的减速效果。该舵机的二级减速机构24中也可以只设置所述第二齿轮2414和所述第三太阳轮2416，这样，所述第二齿轮2414与所述第一太阳轮240啮合，所述第三太阳轮2416与所述行星齿轮啮合，以实现一定的减速效果。当然，该舵机的二级减速机构24还可以同时设置第一齿轮2410和所述第二太阳轮2412以及所述第二齿轮2414和所述第三太阳轮2416，甚至可以设置多个相互配合的第一齿轮2410和第二太阳轮2412，和/或者，多个相互配合的第二齿轮2414和第三太阳轮2416，以实现所需的减速效果为准。请参照图4至图6，进一步地，所述行星轮组242包括三个环设于所述第三太阳轮2416外侧并与所述第三太阳轮2416啮合的行星齿轮243、用于安装所述行星齿轮243并安装于所述固定轴249上的行星架244，所述固定齿轮248套设于所述行星齿轮243的外围并与各所述行星齿轮243啮合。各所述行星齿轮243与所述第三太阳轮2416啮合并带动所述行星架244转动，从而带动所述动力输出机构30转动。可以理解地，所述行星架244设有导通孔2445，且围合形成有收容腔2441，所述第三太阳轮2416收容于所述收容腔2441内，所述第三太阳轮2416的外齿与各所述行星齿轮243的外齿相互啮合，以带动各所述行星齿轮243转动，并有所述行星齿轮243带动所述行星架244转动，并带动所述动力输出机构30随着所述行星架244转动。该舵机通过在所述行星轮组242中设置三个所述行星齿轮243，利用三个所述行星齿轮243同时传递载荷，使功率分流，这样，所述减速装置20的承载能力高。在该实施例中，所述舵机由于且二级减速机构24采用行星齿轮243传动，单级减速比较大，因此，整个舵机仅需所述一级减速机构22和所述二级减速机构24就可以满足总减速比要求。而且，由于该舵机采用行星齿轮243，该舵机所使用的齿轮数量大大减少，该舵机的装配步骤相对减少，并节约了成本，同时，由于采用行星齿轮243传动，使得所述二级减速机构24的结构非常紧凑，且承载能力高。在该实施例中，所述固定齿轮248设有与各所述行星齿轮243啮合的内轮齿。可以理解地，所述固定齿轮248的所述内轮齿与所述行星齿轮243的外齿啮合，以防止各所述行星齿轮243空转，保证各所述行星齿轮243的正常运行。请参照图4至图6，进一步地，所述动力输出机构30还包括与所述第二输出轴32固定连接且与所述行星架244固定连接的端盖36，所述端盖36位于所述第二输出轴32与所述行星架244之间，所述行星架244包括与所述端盖36固定连接的下夹板2442以及与各所述行星齿轮243固定连接的行星轴245，所述端盖36与所述下夹板2442之间形成用于安装各所述行星齿轮243的安装开口2447，所述行星轴245设置于所述安装开口2447内且一端插设于所述端盖36中以及另一端插设于所述下夹板2442中。该舵机通过设置所述端盖36和所述下夹板2442以实现对各所述行星齿轮243的安装，结构紧凑且拆装方便。在该实施例中，所述端盖36与所述外花键输出轴由一体成型而制成。该舵机利用所述端盖36与所述下夹板2442来安装各所述行星齿轮243，并且在所述端盖36与所述下夹板2442之间设置行星轴245以将各所述行星齿轮243固定安装在该行星轴245上。安装时，各所述行星轴245插设于对应的所述行星齿轮243中并与所述行星齿轮243固定配合，并将所述行星轴245的一端插入所述下夹板2442中，所述端盖36相对于所述下夹板2442设置并且所述行星轴245的另一端插入所述端盖36中，并利用锁紧螺丝将所述端盖36和所述下夹板2442固定在一起，从而将所述行星轴245连同所述行星齿轮243安装于所述安装开口2447中，在所述第三太阳轮2416的啮合作用下，所述行星齿轮243带动相互固定的所述端盖36和所述下夹板2442转动。请参照图4至图6，在该实施例中，所述下夹板2442包括座体2443以及多个沿所述座体2443表面朝向所述端盖36一侧突出延伸的凸起柱2444，各所述凸起柱2444间隔设置，且相邻两所述凸起柱2444之间安装有一所述行星齿轮243，所述座体2443上设有供所述第三太阳轮2416穿过的导通孔2445以及位于相邻两所述凸起柱2444之间的第一安装槽2446，所述行星轴245的一端插设于第一安装槽2446内。所述端盖36设有与所述第一安装槽2446相对的第二安装槽(未图示)，所述行星轴245的另一端插设于所述第二安装槽内。所述端盖36与所述下夹板2442相对设置且使得所述第一安装槽2446与所述第二安装槽相正对，利用锁紧螺丝穿过所述端盖36并锁紧于所述下夹板2442的凸起柱2444中，这样相邻两所述凸起柱2444与所述端盖36围合形成安装所述行星齿轮243的所述安装开口2447。所述座体2443、所述凸起柱2444和所述端盖36围合形成收容所述第三太阳轮2416的所述收容腔2441，所述收容腔2441与所述安装开口2447相通，所述第三太阳轮2416收容于所述收容腔2441内并与安装于所述安装开口2447内的各所述行星齿轮243啮合，以使所述行星齿轮243带动所述端盖36和所述下夹板2442转动，从而带动所述外花键输出轴转动以传输动力。在该实施例中，各所述行星轴245的两端分别通过轴承安装于所述第一安装槽2446和所述第二安装槽中，以使各所述行星齿轮243带动所述端盖36和所述下夹板2442转动。在该实施例中，各所述行星齿轮243沿所述固定轴249的周向等间距分布。该舵机通过等间距设置所述行星齿轮243，以同时均匀地传递载荷，使功率均匀分流。请参照图4至图6，进一步地，所述舵机还包括设有第一容置腔体41的机座40以及与所述机座40固定连接并与所述机座40形成第二容置腔体52的侧盖50，所述动力输入装置10安装于所述第一容置腔体41内，所述一级减速机构22所述二级减速机构24安装于所述第二容置腔体52内，所述固定齿轮248固定于所述机座40与所述侧盖50上。所述机座40和所述侧盖50形成所述舵机的外观件，构成所述舵机的外壳结构，对所述动力输入装置10、所述一级减速机构22和所述二级减速机构24起到保护作用。所述固定齿轮248的周缘固定于所述机座40和所述侧盖50上，并收容于所述第二容置腔体52内。请参照图4至图6，进一步地，所述机座40包括设有所述第一容置腔体41的本体部42、沿所述本体部42的底部突出延伸以用于支持所述面齿轮222的支撑部43，所述支撑部43设有固定孔44，所述固定轴249插入所述固定孔44并穿过所述面齿轮222。可以理解地，所述固定孔44与导通孔2445及所述面齿轮222的第一导通孔2445相通，所述固定轴249依次穿过所述固定孔44、所述导通孔2445、第一导通孔2445、所述第二导通孔2445，并于插设于所述动力输出机构30的端盖36中。请参照图4至图6，进一步地，所述机座40还包括与所述支撑部43相对并环设于所述固定齿轮248外围的环体部45以及位于所述环体部45与所述支撑部43之间并与所述侧盖50端面相对以固定连接于一起的固定内侧46。所述环体部45与所述支撑部43相对设置，并与所述侧盖50相卡合。所述固定内侧46为所述动力输入装置10的第一输出轴12伸出的部分，在所述固定内侧46上设有连通所述第一容置腔体41和所述第二容置腔体52的连通孔，所述第一输出轴12和安装于所述第一输出轴12上的动力齿轮220沿所述第一容置腔体41穿过所述连通孔并在所述第二容置腔体52内与所述面齿轮222相同配合。在该实施例中，所述本体部42、所述支撑部43和所述环体部45由一体成型而制成。在该实施例中，所述固定齿轮248的周缘固定于所述侧盖50端面与所述固定内侧46上。请参照图4至图6，在该实施例中，所述固定内侧46设有用于卡固所述固定齿轮248的第一固定槽47，所述侧盖50设有与所述第一固定槽47相对的第二固定槽54，所述固定齿轮248的外周缘设有多个突出的固定块2480，各所述固定块2480卡设有所述第一固定槽47和所述第二固定槽54内，以实现固定连接。所述侧盖50于其内侧还设有卡设所述本体部42和所述环体部45的第一定位槽和第二定位槽(未图示)，所述第一定位槽和所述第二定位槽位于所述第二固定槽54的两侧。优选地，所述固定块2480的数量为四个，且沿所述固定齿轮248的周缘等间距分布。在该实施例中，所述舵机还包括环设于所述输出轴承34外围并嵌合于所述环体部45内侧的定位环60，以使输出轴承34稳定地安装于所述机座40中，避免其沿径向跑偏。请参照图6，在上述各实施例中，所述输出轴承34包括套设于所述第二输出轴32上的内圈340、与所述内圈340同轴且间隔设置的外圈342以及设置于所述内圈340与所述外圈342之间的滚动体344。所述外圈342卡设于所述定位环60内，利用所述定位环60固定于所述外圈342与所述基座40的本体部42之间，从而将所述输出轴承34固定于所述基座40中，以减少第二输出轴32与定位环60之间的转动摩擦。请参照图1至图6，本发明实施例提供的机器人包括上述舵机。本实施例中的舵机与上述各实施例中的舵机具有相同的结构，且所起作用相同，在此不赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3